(57)【要約】  【課題】  特別な機器を取り付けることなくバッテリの電解液の減液量を正確に検出することができるバッテリ減液検出装置を提供する。  【解決手段】  自動車に搭載するバッテリの充電電流を検出する充電電流検出手段と、バッテリの状態が満充電か否かを判定する満充電判定手段と、満充電と判定された場合に充電電流の積算を行う充電電流積算手段と、前記充電電流の積算値を電流積算の閾値と比較することにより充電電流の積算値が前記閾値よりも大となると減液と判断する減液判定手段と、前記減液判定手段で減液と判断した場合に減液であること示す警告を出力する出力手段とを備える。  【選択図】  図１
2006344468.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車に搭載するバッテリの充電電流を検出する充電電流検出手段と、
バッテリの状態が満充電か否かを判定する満充電判定手段と、
満充電と判定された場合に充電電流の積算を行う充電電流積算手段と、
前記充電電流の積算値を電流積算の閾値と比較することにより充電電流の積算値が前記閾値よりも大となると減液と判断する減液判定手段と、
前記減液判定手段で減液と判断した場合に減液であること示す警告を出力する出力手段とを備えることを特徴とするバッテリ減液検出装置。
【請求項２】
前記満充電判定手段は、充電電流を満充電閾値と比較し満充電閾値以下の電流が、所定の時間閾値以上連続すると満充電と判断し、前記充電電流積算手段に充電流の積算開始信号を出力する構成としている請求項１に記載のバッテリ減液検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車に搭載されるバッテリの減液を検出して警告を与えるバッテリ減液検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車に搭載されるバッテリは各部の電装機器（以下、単に負荷という）を駆動するための電力を供給するものであるから重要である。自動車に用いられるバッテリは、大電流を供給できると共に、高い効率で充放電を繰り返すことができる、鉛蓄電池（以下、本発明におけるバッテリとは鉛蓄電池である）が一般的に用いられている。
【０００３】
しかしながら、前記バッテリは電解液が減少すると、その機能が低下する。このような状態を避けるため、電解液を定期的に補充することによりバッテリの性能を良い状態に保つことが考えられているが、自動車の所有者が電解液の状態を定期的に確認することは煩わしく、また、目視にて電解液の液量を確認することは困難であった。そこで、バッテリの電解液の量を何らかの方法で測定するものが考えられている。
【０００４】
たとえば、特許文献１には、バッテリの充電電流の積算を常時行って、この積算値が所定の値以上になれば、おおむね電解液の減少状態にあると判断して、電解液補充警報を出力するものが記載されている。
【０００５】
一方、特許文献２には、バッテリ内に電解液の検知用の電極を挿入し、電解液の液面を調べることが記載されている。さらに、特許文献３、特許文献４にはバッテリの側面に超音波を発信して照射する超音波センサを当接し、バッテリ側面に照射した超音波の反射を見て電解液の液面を調べることができる液面レベル検査装置が記載されている。
【特許文献１】特開２００４−９８７５６号公報
【特許文献２】特開２００１−１５９５５７号公報
【特許文献３】特開２０００−１２１４１０号公報
【特許文献４】特開２０００−２０５９３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、特許文献１のもののように、常に充電電流の積算を行う場合には、減液が起きていないときにも電流積算を行っているので、電流積算値によって求められる電解液の量と実際の電解液の量との間の誤差が膨らむという問題がある。これは、バッテリに容量以上に充電エネルギーが加えられるときに、過充電状態になるのであって、バッテリが満充電になっていない場合には過充電反応は始まっておらず、電解液が減少しないことに起因すると考えられる。
【０００７】
他方、特許文献２のもののように電解液の液面検知のための電極を用いる場合には、バッテリ内に電極を挿入する必要があるという問題があった。また、特許文献３や特許文献４の液面レベル検査装置は車載されているものではないので、自動車の走行中などにおいてバッテリの減液状態を常にモニタするものではなかった。加えて、特許文献３，４の液面レベル検査装置を車載するためには比較的高価な超音波センサを取り付ける必要があり、かつバッテリの大きさに合わせてその取り付け位置を調整する必要があった。
【０００８】
本発明は、上述のような課題を考慮に入れてなされたものであって、その目的は特別な機器を取り付けることなくバッテリの電解液の減液量を正確に検出することができるバッテリ減液検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１に係るバッテリ減液検出装置は、自動車に搭載するバッテリの充電電流を検出する充電電流検出手段と、バッテリの状態が満充電か否かを判定する満充電判定手段と、満充電と判定された場合に充電電流の積算を行う充電電流積算手段と、前記充電電流の積算値を電流積算の閾値と比較することにより充電電流の積算値が前記閾値よりも大となると減液と判断する減液判定手段と、前記減液判定手段で減液と判断した場合に減液であること示す警告を出力する出力手段とを備えることを特徴としている。
【００１０】
満充電判定手段がバッテリの状態を満充電と判断した場合だけ、この充電電流の積算を行うので、バッテリに過充電反応が起こっているときの充電電流を電解液の減少に関係する値として積算して電解液の減液を正確に求めることができる。そして、的確な時期に出力手段から減液を示す警告が出力されるので、使用者は減液の発生を認知して適切な処置をすることができる。
【００１１】
なお、前記出力手段は、電解液の液量を表示する表示手段を備えることが望ましく、前記減液判断手段が減液と判断していない状態であっても、使用者からの操作によって現在の電解液の液量を表示手段に表示できるようにすることが望ましい。また、前記出力手段は使用者に減液状態を警告する警告音を出力する発音手段を備えるものであってもよい。
【００１２】
前記満充電判定手段、充電電流積算手段、減液判定手段は何れも、ハードウェアによって形成してあってもよいが、これらはたとえばＥＣＵ内の演算処理装置によって実行可能に構成されたソフトウェアであってもよい。
【００１３】
前記満充電判定手段は、充電電流を満充電閾値と比較し満充電閾値以下の電流が所定の時間閾値以上連続すると満充電と判断し、前記充電電流積算手段に充電流の積算開始信号を出力する構成としてもよい(請求項２）。すなわち、バッテリの充電電流はバッテリが満充電に近づくにつれて小さくなるので、満充電状態のバッテリには所定の満充電閾値以上の充電電流が流れることはなく、これは負荷が小さくバッテリに十分な電圧を印加している状態でも同じである。ゆえに、この満充電閾値以下の電流が所定の時間閾値以上連続するときに、満充電状態と判断することができる。
【発明の効果】
【００１４】
上述したように本発明の光信号受信装置によれば、バッテリに余分なセンサを取り付けることなくバッテリの液量を正確にモニタすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１〜３は本発明の実施例にかかるバッテリ減液検出装置１を説明する図であり、図１は前記バッテリ減液検出装置１の構成を示す図、図２はバッテリ減液検出装置の動作を説明する図、図３は充電電流とバッテリの充電状態と電流積算値と電解液の量の関係を示す図である。
【００１６】
図１において、２は自動車の車載バッテリ、３は図外のエンジンの動力を用いて回転することにより発電するオルタネータなどの発電機、４はこの発電機３から供給される電流Ｉａのうちバッテリ２側に流れてこれを充電する充電電流Ｉｂを測定する電流センサ（充電電流検出手段）、５は自動車の各部に配置された負荷である。また、Ｉｃは負荷５…に流れる電流である。
【００１７】
前記バッテリ２は内部に電解液を充填するものであり、この電解液の量Ｌが最低レベルＬｅから最高レベルＬｆの間にくるときに、その性能を十分に発揮することができる。しかしながら、電解液の量Ｌが減って減液状態になると、バッテリ２は本来の性能を発揮することができなくなる。本発明のバッテリ減液検出装置１はこの電解液の量Ｌを常時モニタすることにより、減液が発生したときには電解液の補充を促す警告を出力するものである。
【００１８】
本発明のバッテリ減液検出装置１は、例えば、電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic
Control Unit)によって実現されるものであり、前記バッテリ２の状態が満充電か否かを判定する満充電判定手段１０と、満充電と判定された場合に充電電流の積算を行う充電電流積算手段１１と、前記充電電流の積算値を電流積算の閾値と比較することにより充電電流の積算値が前記閾値よりも大となると減液と判断する減液判定手段１２と、前記減液判定手段で減液と判断した場合に減液であること示す警告を出力する出力手段１３とを備える。
【００１９】
また、前記満充電判定手段１０と、充電電流積算手段１１と、減液判定手段１２とは、何れも液面検知ＥＣＵ１４内の演算処理装置（図示していない）によって実行可能なプログラムによって形成され、前記出力手段１３は例えば通信線１５によって接続されたインパネＥＣＵ１６によって制御される。なお、出力手段１３も同じＥＣＵ１４内において制御されるようにしてもよいことはいうまでもない。
【００２０】
前記満充電判定手段１０は、既存のバッテリの充電状態ＳＯＣの検知手段であってもよいが、本実施例では充電電流Ｉｂを満充電閾値と比較し満充電閾値以下の電流が、所定の時間閾値以上連続すると満充電と判断するものである。また、本実施例における出力手段１３は、例えばインパネ内に形成されたバッテリ補充液の充填を促すランプ表示手段である。
【００２１】
図２は満充電判定手段１０と、充電電流積算手段１１と、減液判定手段１２とに対応するプログラムの動作を説明する図である。図２において、Ｓ１は自動車の始動時においてイグニッションキーをＯＮにするステップであり、通常は自動車の使用者が操作するものである。
【００２２】
Ｓ２は前記電流センサ４で充電電流Ｉｂをモニタするステップであり、Ｓ３はステップＳ２において測定した充電電流Ｉｂを所定の満充電閾値Ｉｔｈと比較し、満充電閾値Ｉｔｈ以下の電流が所定の時間閾値Ｔｔｈ以上連続するかどうかを判断するステップである。なお、本実施例において、満充電閾値Ｉｔｈは例えば１Ａであり、時間閾値Ｔｔｈは１分である。すなわち、ステップＳ３では充電判定手段１０は電圧が１４Ｖ以上で１Ａ以下の正の充電電流Ｉｂが１分以上連続して続かない限り、ステップＳ２に戻って、ループ処理を繰り返す。
【００２３】
そして、１Ａ以下の充電電流Ｉｂが１分以上連続して続くと、次のステップＳ４に処理を進めて、ステップＳ４において満充電状態であると判定されて、積算開始信号Ａを出力し、この積算開始信号Ａは充電電流Ｉｂが負になるまで出力され続ける。これはバッテリ２の充電特性に合わせて設定されるものであり、一般的にバッテリ２は満充電状態であるときには十分な電圧を印加し、負荷５に流れる電流Ｉｃが少ない場合にも、所定の流量以上は流れないことを利用したものである。そして、これらのステップＳ２〜Ｓ４の処理が充電判定手段１０を構成するプログラム（充電判定プログラム）である。
【００２４】
なお、本実施例のように各手段１０〜１２をプログラムだけで実現する場合には、前記積算開始信号Ａなる信号は外部に出力されることはないが、続くステップＳ５に処理を進められる状態が積算開始信号Ａの出力されている状態であるということができる。
【００２５】
Ｓ５は満充電状態において、バッテリ２に流れる充電電流Ｉｂを積算して積算値Ｓを求めるステップである。ここで積算される充電電流Ｉｂはバッテリ２側に流れ込む電流Ｉｂ（正の値）であり、バッテリ２からの放電電流−Ｉｂ（負の値）は積算しない。これはすなわち、満充電状態においてさらに充電電流Ｉｂを流すときに過充電反応が生じ、この過充電反応中に流れた充電電流Ｉｂが電解液を構成する水の電気分解を起こすものとなるからである。なお、このときバッテリ２に流れる充電電流Ｉｂによって、１Ａｈにつき０．３４ｇの割合の水が電気分解される。
【００２６】
また、前記ステップＳ５の処理が、前記充電電流積算手段１１に対応する部分であり、これを充電電流積算プログラムということができる。
【００２７】
Ｓ６は前記充電電流Ｉｂの積算値Ｓがバッテリの大きさに合わせて予め定められた閾値Ｓｔｈよりも大きいかどうかを判断するステップであり、このステップＳ６において充電電流Ｉｂの積算値Ｓが閾値Ｓｔｈ以下であると判断した場合は前記ステップＳ２に戻り、前記積算値Ｓが閾値Ｓｔｈより大きいと判断した場合には、次のステップＳ７を実行する。すなわち、ステップＳ６の処理が、前記減液判定手段１２に対応する部分であり、これが減液判定プログラムとして動作する。
【００２８】
Ｓ７は減液情報をインパネに表示するための処理を行うステップであり、具体的には前記通信線１５を介してインパネＥＣＵ１６にバッテリ２の電解液の補充を促す表示手段１３を点灯させることにより減液情報を表示させるための制御信号Ｃ（図１参照）を出力する。すなわち、このステップＳ７の処理も減液であること示す警告を出力する出力手段として機能する。
【００２９】
なお、前記出力手段１３は作業者がバッテリ２の電解液を補充して適宜の方法でリセット入力を行わない限り、警告を出力し続けることが望ましい。また、前記リセット入力は任意のリセットキーの入力操作によって行ってもよい。
【００３０】
上述のように、本発明のバッテリ減液検出装置１を構成する各手段１０〜１２は何れもＥＣＵ１４において実行可能に構成されたソフトウェアによって形成されるので、バッテリ２の電解液の液面を監視するための特別なハードウェアを加える必要がない。
【００３１】
図３は前記充電電流Ｉｂとバッテリ２の充電状態ＳＯＣと電流積算値Ｓと電解液の量Ｌの関係を示す図である。
【００３２】
図３に示すように、充電電流Ｉｂは発電機３から供給される電流Ｉａの量や負荷５の大きさなどによって大きく変動するが、バッテリ２の充電状態ＳＯＣが満充電状態（１００％）に近づくと、充電電流Ｉｂは常に満充電閾値Ｉｔｈ以下になる。従って、満充電閾値Ｉｔｈ以下になった状態が所定の時間閾値Ｔｔｈ以上連続した時点ｔ１、ｔ２において、前記満充電判定手段１０はバッテリ２が満充電状態であると判定して、積算開始信号Ａを出力する。そして、この時点ｔ１，ｔ２から後の充電電流Ｉｂを積算して積算値Ｓを求める。なお、この積算開始信号Ａは充電電流Ｉｂが負となるときにリセットされる。
【００３３】
前期充電電流Ｉｂの積算値Ｓには、警告を出力するための閾値Ｓｔｈが定められており、積算値Ｓがこの閾値Ｓｔｈを超えた時点ｔ３において、前期減液判定手段１２が減液状態であることを判定して前記表示手段１３に警告を表示させるための制御信号Ｃを出力する。
【００３４】
なお、前記時点ｔ３における電解液の量Ｌがバッテリ２の総重量の７％分解された量Ｌｔｈとなるように、前記閾値Ｓｔｈを調整する。式（１）は１Ａｈの電流で０．３４ｇの水が電気分解されるとして、前記閾値Ｓｔｈを求める式の一例を示す。
閾値Ｓth＝バッテリ重量[kg]×1000×0.07÷0.34≒バッテリ重要×200[Ah]  …式(1)
【００３５】
上述のように構成されたバッテリ減液検出装置１は、バッテリ２に流れる充電電流Ｉｂをモニタするだけで、バッテリ２の減液を正確に求めることができる。また、充電電流Ｉｂを計測するための電流センサ４はバッテリの充電状態ＳＯＣをモニタするための既存の電流センサであってもよいので、実質的にバッテリ２の減液検出のために特別にハードウェアを追加する必要は何もない。
【００３６】
さらに、上述の実施例では、減液を警告するための出力装置１３はインパネ内に形成されたバッテリ補充液の充填を促すランプ表示手段であるが、これに代えて、ブザーなどの音によって警告を与える発音装置を設けてもよい。また、出力装置１３が発音装置と表示装置１３の両方を備えるようにしてもよい。
【００３７】
また、上述したように、本発明のバッテリ減液検出装置１は常にバッテリ２の電解液の量Ｌを計算して求めているので、使用者が望むときにはこの電解液の量Ｌを表示装置１３などに表示するようにしてもよい。この場合、バッテリ減液検出装置１は使用者からの電解液量Ｌの表示指示を入力するための入力装置をもうけることが望ましく、表示装置１３には電解液の量Ｌを数値または絵によって表すことができるようにすることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施例にかかるバッテリ減液検出装置の全体を示す図である。
【図２】前記バッテリ減液検出装置の動作を説明する図である。
【図３】各信号のタイミングを示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１    バッテリ減液検出装置
２    バッテリ
１０  満充電判定手段
１１  充電電流積算手段
１２  減液判定手段
１３  出力手段
Ａ    積算開始信号
Ｉｂ  充電電流
Ｉｔｈ  満充電閾値
Ｔｔｈ  時間閾値
【図１】
2006344468.tif 000003
【図２】
2006344468.tif 000004
【図３】
2006344468.tif 000005